本期涉及到了較多的指針，沒有徹底領悟的同學請翻閱之前的博文~

一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星***

什么是堆內存：

是進程的一個內存段(text、data、bss、heap、stack)之一，由程序員手動管理，
特點就是足夠大，缺點就是使用麻煩。

為什么使用堆內存：

1、隨著程序的復雜數量變多。
2、堆內存的申請釋放受控制。

如何使用堆內存：

注意：C語言中沒控制堆內存的語句，只能使用C標準庫提供的函數。
#include <stdlib.h>void *malloc(size_t size);
功能：從堆內存中申請size個字節的內存，申請內存中存儲是什么內容不確定。
返回值：成功返回申請到的內存的首地址，失敗返回NULL。void free(void *ptr);
功能：釋放一塊堆內存，可以釋放NULL，但不能重復釋放和非法地址。
注意：釋放僅僅是使用權，里面的數據不會被特意清理。

申請，釋放和置空堆內存：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,const char* argv[])
{// 從堆上分配一塊內存,首個字節的地址存放在指針變量p中int* p = malloc(sizeof(int)*10);for(int i=0; i<10; i++){p[i] = i;	printf("%d\n",p[i]);}// 解引用  使用堆內存*p = 1000;printf("%d\n",*p);// 釋放堆內存free(p);// 重復釋放會導致堆內存崩潰// free(p);// free只是釋放使用權,數據不會被特意清理for(int i=0; i<10; i++){printf("%d\n",p[i]);}// 堆內存釋放后指針要及時置空p = NULL;}

void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
功能：從堆內存中申請nmemb塊size個字節的內存，申請的內存塊會被初始化為0。
注意：申請的依然是一塊連續的內存。void *realloc(void *ptr, size_t size);
功能：改變已經有內存塊的大小，在原有的基礎上調大或調小。
返回值：是調整后的內存塊的首地址，一定要重新接收返回值，可能不是在原內塊上調整的。如果無法在原內存塊上進行調整：1、申請一塊新的符合要的內存塊2、把原內存塊上的內容拷貝過去3、把原內存釋放掉返回新內存塊的首地址
注：realloc函數有個爭議性話題，對于大型工程可能存在內存泄漏，本人目前未能親自驗證，但不可不防。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,const char* argv[])
{int* p = malloc(40);for(int i=0; i<10; i++){p[i] = i;printf("%d ",p[i]);}malloc(20);int* p1 = realloc(p,80);printf("%p %p\n",p,p1);for(int i=0; i<10; i++){p1[i] = i;printf("%d ",p1[i]);}}

malloc的內存管理機制：

當首次向malloc申請內存時，malloc會向操作系統申請內存，操作系統會直接分配33頁（1頁=4096字節）內存交給malloc管理。但這不意味著可以越界訪問，因為malloc把使用分配給"其他人"，這樣會產生臟數據。每個內存塊之間會有些空隙(4~12字節)，這些空隙一些是為了內容對齊，其中有4個字節記錄著malloc維護信息，這些維護信息決定下次分配內存的位置，也可以借助計算出每個內存塊的大小，當這些信息被破壞時就會影響malloc和free函數的調用。

使用堆內存要注意的問題：

內存泄漏：內存無法再使用，也無法被釋放，而再次使用時只能重新申請，然后重復心以上過程，是積月累導致系統中可用的內存越來越少。注意：程序一旦結束屬于它的資源都會被操作系統回收。誰申請誰釋放，誰知道該釋放誰釋放。如何判斷內存定位泄漏：1、查看內存的使用情況。2、使用代碼分析工具檢查malloc的調用情況。3、包裝malloc、free，記錄申請、釋放的信息到日志中。內存碎片：已經釋放的但無法再繼續使用的內存叫內存碎片，是由于申請和釋放的時間不協調導致的，無法避免只能盡量減少。如何減少內存碎片：1、盡量使用棧內存。2、不要頻繁的申請釋放內存。3、盡量申請大塊內存自己管理。

內存清理函數：

#include <strings.h>void bzero(void *s, size_t n)
功能：把一塊內存清理為0
s：內存塊的首地址
n：內存塊的字節數#include <string.h>
void *memset(void *s, int c, size_t n);
功能：把內存塊按字節設置為c
s：內存塊的首地址
c：相設置的ASCII碼值
n：內存塊的字節數
返回值：設置成功后的內存首地址

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>int main(int argc,const char* argv[])
{int* p = malloc(40);for(int i=0; i<10; i++){p[i] = i;printf("%d\n",p[i]);}//bzero(p,40);memset(p,1,40);printf("---------------\n");for(int i=0; i<10; i++){printf("%d\n",p[i]);}
}

堆內存定義二維數組：

指針數組：定義n*m二維數組類型* arr[n];for(int i=0; i<n; i++){arr[i] = malloc(sizeof(類型)*m);}注意：每行的m的值可以不同，這就是不規則二維數組。
數組指針：類型 (*arr)[n] = malloc(類型*n*m);注意：所謂的多維數組都是用一維數組模擬的。

使用示例：

1、

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,const char* argv[])
{int* arr[10] = {};for(int i=0; i<10; i++){arr[i] = malloc(40);}for(int i=0; i<10; i++){for(int j=0; j<10; j++){printf("%d ",arr[i][j]);}printf("\n");}
}

2、

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,const char* argv[])
{int (*arr)[5] = malloc(sizeof(int)*4*5);for(int i=0; i<4; i++){for(int j=0; j<5; j++){printf("%d ",arr[i][j]);}printf("\n");}
}

3、

#include <stdio.h>int main(int argc,const char* argv[])
{int arr[4][5] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19};//int *p = (int*)arr;int (*p)[5] = arr;for(int i=0; i<4; i++){for(int j=0; j<5; j++){printf("%d ",p[i][j]);}printf("\n");}
}

練習1：計算出 100~10000 之間的素數，結果存儲在堆內存中，不要浪費內存。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <math.h>bool is_prime(int num)
{for(int i=2;i<=sqrt(num);i++){if(0 == num % i)return false;}return true;
}int main(int argc,char* argv[])
{int* arr=NULL,cnt=0;for(int i=100; i<1000;i++){if(is_prime(i)){arr = realloc(arr,sizeof(int)*(cnt+1));arr[cnt++]=i;}}for(int i=0;i<cnt;i++){printf("%d ",arr[i]);}free(arr);arr=NULL;
}

字符：

在計算機中字符是以整數形式存儲在，當需要顯示時會根據ASCII碼表中的對應關系顯示出相應的符號或圖案。
'\0' 0
'0' 48
'a' 97
'A' 65字符的輸入：scanf("%c",&ch);ch = getchar();
字符的輸出：printf("%c",ch);putchar(ch);

串：

是一種數據結構，由一組連續的若干個類型相同的數據組成，有一個結束標志。

字符串：

由字符組成的串型結構，結束標志就是'\0'。字符串存在的形式：
字符串字面值："由雙引號包含的若干個字符"，以地址形式存在，數據存儲在代碼段，如果修改就會產生段錯誤。const char* str = "字面串字面值";sizeof("strstr") 結果字符個數加1。注意：它的結束標志隱藏在末尾。兩個一模一樣的字符串字面值在代碼段中只有一份。字符數組：由char類型組成的數組，要為'\0'預留位置。使用的棧內存，數據可以修改。常用方式：字符數組[] = "字符串字面值";會自動為'\0'預留位置。    賦值完成后字符串存在兩份，一份存儲在代碼段，另一份存儲在棧內存(可被修改)。

字符串的輸入：

scanf %s 地址 缺點：不能輸入空格char* gets(char *s);
功能：輸入字符串，并且可以接收空格
返回值：鏈式調用（把一個函數的返回值，作業另一個函數的參數）。char *fgets(char *s, int size, stdin);
功能：可以設置輸入的字符串的長度size-1字符，超出的部分不接收，它會為'\0'預留位置。
注意：如果輸入的字符數不足size-1，最后的\n會一起接收了。

字符串的輸出：

printf %s 地址int puts(const char *s);
功能：輸出一個字符串，會在末尾自動添加一個\n。
返回值：成功輸出的字符個數。

練習2：實現一個判斷一個字符串是否是回文串。

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>bool is_palindrome(const char* str)
{size_t len = 0;/* 獲取字符串長度 */while(str[len]) len++;for(int i=0; i<len/2; i++){if(str[i] != str[len-i-1]) return false;}return true;
}int main(int argc,const char* argv[])
{char str[255] = {};printf("%s\n",is_palindrome(gets(str))?"是回文串":"不是回文串");
}

練習3：實現一個函數把一個由數字字符組成的字符串轉換成整數。

#include <stdio.h>int str_to_int(const char* str)
{int num = 0;while(*str && '0'<=*str && *str<='9'){num = num*10 + *str-'0';str++;}return num;
}int main(int argc,const char* argv[])
{char str[256] = {};printf("%d\n",str_to_int(gets(str)));
}

練習4：實現一個函數把一個字符串逆序。

#include <stdio.h>char* reverse(char* str)
{size_t len = 0;while(str[len]) len++;for(int i=0; i<len/2; i++){char t = str[i];str[i] = str[len-i-1];str[len-i-1] = t;}return str;
}int main(int argc,const char* argv[])
{char str[255] = {};puts(reverse(gets(str)));
}

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[OVER]